Στοιχειώδη Σωματίδια
ΔΠΜΣ «ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ»
2ο εξάμηνο

Ακαδ. Έτος: 2010- 2011, Εαρινό εξάμηνο
Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών

Παρακολούθηση, Βασική βιβλιογραφία, Σχετική βιβλιογραφία

ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Σκοπός του Μαθήματος: Εισαγωγή στη Σχετικιστική Κβαντομηχανική (εξίσωση Klein-Gordon, κβαντική ηλεκτροδυναμική με βαθμωτά πεδία, εξίσωση Dirac, κβαντική ηλεκτροδυναμική, βαθιά ανελαστική σκέδαση και η δομή των αδρονίων)

Παρακολούθηση-Ωρες διδασκαλίας: αίθουσα σεμιναρίων, 3ος όροφος, νέα πτέρυγα του κτηρίου Φυσικής.

• Δευτέρα 09:30 - 11:00
• Τετάρτη 15:00 - 16:30

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου θα δοθούν ασκήσεις που θα πρέπει (προαιρετικά) να επιστρέφονται μέσα σε 1 εβδομάδα. Η παράδοση ασκήσεων συνεισφέρει στη τελική βαθμολογία του μαθήματος. Όλες οι ασκήσεις των φυλλαδίων θα λύνονται στον πίνακα.

Βασική Βιβλιογραφία:
• Θα δοθεί το βιβλίο: "Σχετικιστική Κβαντομηχανική", Σ. Τραχανά, Παν. Εκδόσεις Κρήτης.
• Θα χρησιμοποιηθεί εκτενώς και το βιβλίο "Quarks and Leptons", F. Halzen and A. Martin, J. Wiley & Sons. (επικοινωνήστε με τον διδάσκοντα για το συγκεκριμένο βιβλίο)
Σχετική βιβλιογραφία:
• Gauge Theories in Particle Physics, 2 τόμοι, I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, Taylor & Francis Group.
• Introduction to Elementary Particles, David Griffiths, Wiley-VCH.
• Relativistic Quantum Mechanics, James D. Bjorken and Sidney D. Drell.
• Relativistic Quantum Fields, James D. Bjorken and Sidney D. Drell.
• An Introduction To Quantum Field Theory (Frontiers in Physics), Michael E. Peskin and Dan V. Schroeder, Westview Press.
• Field Theory: A Modern Primer, P. Ramond

Παραδόσεις

Τετάρτη 9/3: Εξίσωση Schroedinger. Πυκνότητα και ρεύμα πιθανότητας. Τετραδυανύσματα. Εξίσωση Klein-Gordon. Αρνητικές ενέργειες. Η προσέγγιση του Dirac και η προσέγγιση των Feynman-Stueckelberg. Αντισωματίδια.

Δευτέρα 14/3: Μη σχετικιστική θεωρία διαταραχών, κανόνες για πλάτη σκέδασης, η εξίσωση Klein-Gordon και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, μετασχηματισμός βαθμίδας, η εξίσωση Klein-Gordon και το πεδίο Coulomb, ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=0, σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"μιονίου". Τετάρτη 16/3: (δεν έγινε μάθημα)

Δευτέρα 21/3: Το "ηλεκτρόνιο" σε ηλεκτρομανητικό πεδίο. Σκέδαση ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου χωρίς spin. Ενεργός διατομή. Οι σταθερές του Mandelstam.
Τετάρτη 23/3: Λύσεις ασκήσεων.

Δευτέρα 28/3: (δεν έγινε μάθημα)
Τετάρτη 29/3: (δεν έγινε μάθημα)

Δευτέρα 4/4: Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου" ως συνάρτηση των s,t,u. Ο διαδότης: από την μη σχετικιστική στην σχετικιστική μορφή. Εξίσωση Dirac. Συναλλοίωτη μορφή της εξίσωσης Dirac. Πίνακες γ και ιδιότητές τους. Διατηρήσιμο ρεύμα. Spinor ελεύθερου σωματιδίου. Ο τελεστής της ελικότητας.
Τετάρτη 6/4: μετασχηματισμός του spinor σε χωρικές στροφές. Αντισωματίδια. Ο spinor του ποζιτρονίου.

Δευτέρα 11/4: Λύσεις ασκήσεων. Το ρεύμα για το ποζιτρόνιο. Νορμαλισμός των spinor και σχέσεις πληρότητας. Διγραμμικές αναλλοίωτες ποσότητες. Μετασχηματιμός Lorentz του spinor. Φερμιόνια με μηδενική μάζα. Spinor Majorana.
Τετάρτη 13/4: Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=1/2. Σκέδαση Moeller. Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου. Θεωρήματα ιχνών.

Δευτέρα 2/5: Λύσεις ασκήσεων. Διατήρηση της ελικότητας σε μεγάλες ενέργειες. Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου στο σύστημα εργαστηρίου. Ενεργός διατομή.
Τετάρτη 4/5: Διάνυσμα πόλωσης: φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0. Διαδότης: βαθμωτά σωματίδια, σωματίδια Dirac, φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0. Σκέδαση Compton.

Δευτέρα 9/5: Δομή των αδρονίων. Ελαστική σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου.
Τετάρτη 11/5: (δεν έγινε μάθημα)

Δευτέρα 16/5: Ανελαστική σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου, βάθμιση Bjorken, πρότυπο παρτονίων, κουάρκ.
Τετάρτη 18/5: Εισαγωγή στις θεωρίες βαθμίδας.

Δευτέρα 23/5: Μη αβελιανές θεωρίες, θεωρίες Yang-Mills.
Τετάρτη 25/5: Ασθενείς αλληλεπιδράσεις.

Δευτέρα 30/5: Καθιερωμένο Πρότυπο
Τετάρτη 1/6: Μηχανισμός higgs και οι μάζες των μποζονίων. Μάζες των φερμιονίων.